超硬工具的时代来了

　　金刚石、立方氮化硼两种材料，由于它们硬度大大超出其它材料数倍，因而人们将这两种材料称为超硬材料。金刚石由于性能优越，应用不断地扩大，已从金属加工发展到了光学玻璃加工、石材加工、陶瓷加工、硬脆材料加工等传统加工难进行领域，对各种工业发展将起到巨大推动作用，金刚石工具前景十分广阔。

　　超硬刀具材料指比陶瓷材料更硬刀具材料。包括：单晶金刚石、聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)CVD金刚石等。超硬刀具主要以金刚石立方氮化硼为材料制作刀具，其以人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合片(PCBN)刀具占主导地位。许多切削加工概念，如绿色加工、以车代磨、以铣代磨、硬态加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具应用而起，故超硬刀具已成为切削加工不可缺少重要手段。随着科技进步，制造业高速发展，CNC加工技术迅猛发展以及数控机床普遍使用，超硬刀具生产及应用也越来越广泛。PCDPCBN刀具已广泛应用于机械加工各个行业，如汽车零部件切削加工，强化木地板加工等，极大地促进了切削加工及先进制造技术飞速发展。

金刚石、超硬材料特性与作用

　　众所周知，金刚石材料成分碳，金刚石与铁系有亲力，切削过程，金刚石导热性优越，散热快，但要注意切削热不宜高于700度，否则会发生石墨化现象，工具会很快磨损。因为金刚石高温下W、Ta、Ti、Zr、Fe、Ni、Co、Mn、Cr、Pt等会发生反应，与黑色金属(铁碳合金)加工会发生化学磨损，所以，金刚石不能用于加工黑色金属只能用有色金属非金属材料上，而CBN即使1000oC高温下，切削黑色金属也完全能胜任。已成为未来难加工材料主要切削工具材料。一般超硬材料指人造金刚石、人造CBN。这两种材料同时存，起到了互补作用、可以覆盖当前与今后发展各种新型材料加工，对整个切削加工领域极为有利。

　　1.PCD

　　金刚石烧结体(PCD)出现，许多方面代替了天然单晶金刚石。PCD与天然金刚石比较，价格便宜，且刃磨远比天然金刚石方便，所以其应用、推广特别迅速。大量涌现新材料，大部分都难加工材料，如高硅铝合金，汽车发动机活塞大量采用这种材料。一般，含硅量低于10%铝合金，用硬质合金切削工具即可，但含硅量超过10%,就只能借助PCD。当前采用高硅铝合金含硅量均12%以上，有已达18%以上，所以非PCD莫属。

　　但，由于PCD种类很多，有合理选择必要。其粒度、浓度等都会影响到硬度、耐磨性等性能。因此，应用也必须根据被加工材料种类。硬度等特性来考虑合理各种参数。PCD国内外生产已十分普及，但质量有较大差异，因此价格上出入很大。

　　2.PCBN

　　立方氮化硼烧结体(PCBN)CBN颗粒与结合剂一起烧结而成，硬度仅次于金刚石，与黑色金属无亲力。但，PCBN不适于切削一般钢件。PCBN刀具材料性能如下：

　　(1)具有较高硬度耐磨性。

　　CBN晶体结构与金刚石相似，化学键类型相同，晶格常数相近，因此具有与金刚石相近硬度强度。CBN微粉显微影度为HV8000-9000，其烧结体PCBN硬度为HV3000-5000。

　　(2)具有很高热稳定性。

　　CBN耐热性可达1400-1500℃，PCBN800℃时硬度还高于陶瓷硬质合金常温硬度。

　　(3)具有优良化学稳定性。

　　由于PCBN耐高温，大气水蒸气，900℃以下无任何变化且稳定，甚至1300℃时，Fe、Ni、Co等也几乎没有反应，更不会像金刚石那样急剧磨损，这时它仍能保持硬质合金硬度，因此，它不仅能切削淬火过钢零件或冷硬铸铁，而且能被广泛应用于高速或超高速切削工作上。

　　(4)具有较好导热性。

　　各类刀具材料，CBN导热性仅次于金刚石，大大高于硬质合金，而且随着温度升高，PCBN导热系数增加。

　　(5)具有较好摩擦系数。

　　与不同材料间摩擦系数CBN为0.1-0.3,硬质合金为0.4-0.6,随着切削速度提高,摩擦系数减小。

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